7T动物磁共振评价大鼠C6胶质瘤纳米药物疗效的实验研究

摘要

第一部分:大鼠C6胶质瘤模型建立及7T动物磁共振成像实验研究
　　目的:制备大鼠脑C6胶质瘤模型并进行7T磁共振成像(包括常规MRI、DWI、MRS、PWI),研究大鼠脑胶质瘤磁共振成像特点,优化成像序列及参数。
　　材料与方法:选取SD大鼠40只,体重约200克;在立体定向仪下,以矢状缝旁1mm及冠状缝右侧约3mm确定为进针点,进针深度为5mm后拔出1mm,缓慢注入浓度为2×105个/ulC6胶质瘤细胞混悬液约10ul,注射10分钟,停针5分钟后拔出;种植后第7天进行磁共振筛选,选取大小及部位基本一致的肿瘤30只,采集常规MRI及功能磁共振成像(包括DWI,MRS及PWI);检查完毕,获取胶质瘤标本送病理学及电镜检查。
　　结果:大鼠脑胶质瘤成瘤率100％;肿瘤平均体积约为0.15CM3,病理学及电镜检查证实为C6胶质瘤;常规MRI呈长T1长T2信号,DWI呈稍高信号,平均rADC值为0.70×10-3m/s,MRS基线稳定,各代谢物峰下面积与肌酐比值及Cho/NAA比值分别为Cho/Cr1.22,NAA/Cr1.67,Lac1.70,Lip0.76,Cho/NAA0.75。PWI曲线稳定,相对血容量rrCBV值为3.73。
　　结论:通过立体定向仪种植胶质瘤细胞混悬液成功制各鼠脑胶质瘤模型,7TMRI各序列成像清晰稳定,成功摸索出7TMRI的各种序列成像参数,为后续实验奠定基础。
　　第二部分:大鼠C6胶质瘤纳米药物疗效病理组织学评价实验研究
　　目的:研究大鼠脑C6胶质瘤给予转铁蛋白修饰的载阿霉素聚合物泡囊治疗后HE染色、免疫组化(Ki37,VEGFR,CD31,TUNEL,Capase3)及电镜检查改变,为后续动物磁共振功能成像评价纳米药物疗效提供组织学对照依据。
　　材料与方法:选取90只SD大鼠,在立体定向仪下种植C6胶质瘤细胞混悬液制各鼠脑胶质瘤模型;肿瘤种植后第7天筛选肿瘤大小及部位基本一致的72,只大鼠随机分成4组:转铁蛋白修饰的载阿霉素聚合物泡囊组(Tf-PO-DOX),载阿霉素聚合物泡囊组(PO-DOX),游离阿霉素组(Doxorubicin,DOX),对照组(control),在第9,12,15天分别给予生理盐水,游离阿霉素,泡囊载阿霉素及乳铁蛋白靶向泡囊载阿霉素尾静脉注射治疗,并在第10,13,16天磁共振检查后进行40％多聚甲醛灌注,获取脑胶质瘤标本,送病理学、免疫组化检查(Ki67,VEGFR,CD31,TUNEL,Capase3)及电镜检查。
　　结果:同对照组比较,实验各组体积下降不明显,但是细胞密度(HE染色)及肿瘤细胞增殖活性(Ki-67染色)不同程度下降,电镜证实实验组肿瘤细胞发生凋亡,多分布在肿瘤周边,TUNEL及Caspase3染色阳性百分比较对照组升高,VEGFR及CD34染色阳性百分BLT降,实验组中以Tf-PO-DOX组变化明显,同对照组差别有统计学意义(p＜0.05),PO-DOX组次之,DOX组变化最小。结论:转铁蛋白修饰的载阿霉素聚合物泡囊能够明显诱导鼠脑胶质瘤凋亡,抑制肿瘤细胞增殖及肿瘤血管生成。
　　第三部分:7T动物磁共振弥散加权成像评价大鼠C6胶质瘤纳米药物疗效研究
　　目的:研究7T动物磁共振扩散加权成像(DWI)对鼠脑胶质瘤转铁蛋白修饰的载阿霉素聚合物泡囊治疗反应的评价价值及其定量探讨。
　　材料与方法:鼠脑胶质瘤模型建立及实验分组同实验一、二;在分次给药第二天即肿瘤种植第10,13,16天进行7T动物多b值磁共振弥散加权成像检查,后处理后分别得到各组各时间点的rADC值;将rADC值同病理学HE及免疫组化检查中各组的细胞密度,肿瘤增殖及肿瘤细胞凋亡的定量值进行对照研究。
　　结果:随着b值增加,DWI敏感性增加,信噪比下降;同对照组比较,实验各组rADC值升高,实验组中,以阿霉素泡囊乳铁蛋白组(Tf-PO-DOX组)rADC值最高,同对照组差别有统计学意义,随着治疗次数增加,rADC值升高的幅度增加;rADC值的变化同细胞密度及肿瘤增殖指数呈负相关关系(r分别为-0.84及-0.61),同肿瘤细胞凋亡指数呈正相关关系(r=0.78)。
　　结论:阿霉素靶向治疗对鼠脑胶质瘤的生长起到抑制作用,7TDWI及其rADC值可以早期动态监测胶质瘤治疗后微观水分子运动信息,间接反应肿瘤的增殖及凋亡程度,对于评价治疗方案、筛选新药及预后估计有一定的参考价值。
　　第四部分:7T动物磁共振1H波谱成像评价大鼠C6胶质瘤纳米药物疗效研究
　　目的:研究7T动物磁共振1H波谱成像(1HMRS)对鼠脑胶质瘤阿霉素靶向治疗反应的观察及其定量探讨。
　　材料与方法:鼠脑胶质瘤模型建立及实验分组同实验一、二;在分次给药第二天即肿瘤种植第10,13,16天进行7T动物磁共振1H单体素波谱成像检查,后处理后分别得到各组各时间点代谢物定量值(Cho/Cr,NAA/Cr,Cho/NAA,Lip/Cr,Lac/Cr):将上述代谢物定量值同免疫组化检查中肿瘤增殖(Ki-67)及肿瘤细胞凋亡(TUNEL)的分析定量值对照研究。
　　结果:同对照组比较,实验各组Cho/Cr下降,NAA/Cr升高,Cho/NAA下降,Lip/Cr升高,Lac/Cr减低,随着治疗次数增加,下降和升高的幅度也增加。实验组中,以Tf-PO-DOX组上述各定量值变化最明显,同对照组差别有统计学意义(10＜0.05);Cho/Cr比值同肿瘤增殖指数呈正相关关系(相关系数r=0.50),Lip/Cr同肿瘤细胞凋亡指数呈正相关关系(相关系数r=0.74)。
　　结论:阿霉素靶向治疗对鼠脑胶质瘤的生长起到抑制作用,7TMRS及其波谱代谢物比值可以早期动态监测治疗后肿瘤增殖及凋亡程度,显示肿瘤治疗后的微观代谢变化,有助于临床及时调整治疗方案,筛选新药及判断预后。
　　第五部分:7T动物磁共振灌注成像评价大鼠C6胶质瘤纳米药物疗效实验研究
　　目的:研究7T动物磁共振灌注成像(PWI)对鼠脑胶质瘤阿霉素靶向治疗反应的监测价值及其定量探讨。
　　材料与方法:鼠脑胶质瘤模型建立及实验分组同实验一、二;在分次给药第二天即肿瘤种植第10,13,16天进行7T动物磁共振灌注成像检查,后处理后分别得到各组各时间点的灌注曲线及相对血容量rrCBV值;将rrCBV值同病理学免疫组化检查中各组VEGFR、CD31、肿瘤增殖及肿瘤细胞凋亡的分析定量值对照研究。
　　结果:同对照组比较,实验各组rrCBV值均不同程度下降,且以肿瘤边缘显著,随着治疗次数增加,下降程度增加。阿霉素泡囊乳铁蛋白组rrCBV下降最明显,同对照组差别有统计学意义(p＜0.05);rrCBV值的变化同、VEGFR、CD31、Ki-67染色阳性百分比呈正相关关系(相关系数r分别为0.83,0.77,0.74)、同TUNEL染色阳性率呈负相关关系(相关系数r=-0.72)。
　　结论:阿霉素靶向治疗对鼠脑胶质瘤生长起到抑制作用,PWI灌注曲线可以直观动态反应肿瘤的微循环及血管生成信息,rrCBV值提供定量信息,客观定量评价肿瘤治疗后血容量细微变化,可作为临床及纳米药物疗效评价参考依据之一。